Fermentación de alimentos: la espectroscopia NIR como herramienta para la tecnología analítica de procesos

Área de la Ciencia:

• Ciencia y Tecnología de los Alimentos
• Biotecnología
• Química analítica

Sus antecedentes:

• La fermentación es un proceso vital en el sistema alimentario, mejorando la nutrición, la seguridad, la sostenibilidad y las cualidades sensoriales.
• Utiliza el metabolismo microbiano para la preservación, la digestibilidad mejorada y la generación de compuestos bioactivos en diversos tipos de alimentos.
• Los métodos tradicionales de monitoreo son manuales y carecen de datos en tiempo real, lo que dificulta la optimización del proceso.

Objetivo del estudio:

• Explorar la aplicación de tecnologías avanzadas de sensores, en particular la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR), para el seguimiento y control en tiempo real de la fermentación de los alimentos.
• Evaluar la integración de la espectroscopia NIR con la inteligencia artificial (IA) y la tecnología analítica de procesos (PAT) para sistemas de fermentación inteligentes.
• Abordar las limitaciones de las técnicas tradicionales de control de la fermentación.

Principales métodos:

• Se utilizó la espectroscopia de infrarrojo cercano (NIR) para el análisis rápido y no invasivo de los procesos de fermentación.
• Se utilizaron modelos de análisis de datos multivariados y de aprendizaje automático para interpretar los datos espectrales y predecir los parámetros de fermentación.
• Aplicó estos métodos en varias matrices de alimentos, incluidas bebidas, productos lácteos, a base de plantas y productos cárnicos.

Principales resultados:

• La espectroscopia NIR, junto con el aprendizaje automático, demostró un rendimiento sólido en la predicción de parámetros clave de fermentación.
• La tecnología demostró ser efectiva en diversos productos alimenticios como bebidas alcohólicas, productos lácteos, alimentos de origen vegetal, productos cárnicos, pan, kombucha y vinagre.
• La predicción exitosa de los parámetros de fermentación indica el potencial para mejorar el control del proceso.

Conclusiones:

• La espectroscopia NIR integrada con IA y PAT proporciona una herramienta poderosa para el control inteligente en tiempo real de la fermentación de los alimentos.
• Desafíos como la complejidad espectral y la interpretabilidad del modelo se están abordando a través de técnicas avanzadas como la IA explicable y los gemelos digitales.
• Este avance tecnológico allana el camino para procesos de fermentación de alimentos más sostenibles, precisos y eficientes, que benefician tanto a los productores industriales como a los artesanales.